拉曼光纤放大器的优化设计..doc

分类号： U D C：D10621-408-(201)0922-0 密 级：公 开 编 号：201103104 成都信息工程学 学位论文 拉曼光纤放大器的优化设计 唐 洪 申请学位专业： 电子科学与技术 申请学位类别： 工学学士 指导教师姓名(职称)： 何修军（副教授） 论文提交日期： 2015年05月26日 拉曼光纤放大器的优化设计 摘 要 拉曼光纤放大器(FRA)是为止唯一能在1270 nm到1670 nm的全波段上进行光放大的器件主要介绍了FRA的发展历史和现状拉曼散射基本原理，拉曼光纤放大器的工作原理其系统构成，包括增益介质泵浦源无源器件特性分析optisystem软件优化仿真关键词：拉曼光纤放大器；受激拉曼散射效应； Optimal Design of Raman Fiber Amplifier Abstract The Raman fiber amplifiers working principle is based on the stimulated Raman scattering, which is the only device that can be optically amplified in the full band of 1670 nm to 1270 nm. This paper introduced the history and current situation of the FRA, the basic principle of Raman scattering, and the working principle of Raman fiber amplifier. And its system structure, including the gain medium, pump source and passive components are introduced. On the basis of the working principle, the paper analyses its characteristics, including the gain, noise, polarization dependence, temperature, etc. According to the basic theory of the understanding, it is used optisystem software to optimize simulation. For optimize simulation, the paper is done by array pumps wavelength, power, the fiber area, fiber length optimized in order to achieve maximum gain. Key words: Raman fiber amplifier; stimulated Raman scattering; optimization simulation; array pump目 录 论文总页数：27页 1 引言 1 2 概述 1 2.1 拉曼光纤放大器主要应用 1 2.2 拉曼光纤放大器的研究方向 1 2.3 拉曼光纤放大器的发展 2 3 拉曼光纤放大器的原理 2 3.1 拉曼光纤放大器的组成 2 3.2 拉曼光纤放大器的分类 4 3.3 拉曼光纤放大器的原理 5 3.3.1 受激拉曼散射 5 3.3.2 拉曼光纤放大器的拉曼增益 6 3.3.3 拉曼光纤放大器的拉曼阈值 7 3.3.4 拉曼光纤放大器的特性 8 4 拉曼光纤放大器的优化仿真 10 4.1 阵列泵浦模型的建立 10 4.2 对泵浦功率的优化 12 4.3 对泵浦波长的优化 17 4.4 对光纤有效作用面积的优化 19 4.5 对光纤长度的优化 21 结 论 24 参考文献 24 致 谢 26 声 明 27 1 引言 光纤放大器是在光纤的纤芯中掺入能产生光子的稀土元素如铒、镨、铥等将泵浦发出的光能量到信号光上，对光信号进行直接放大，在现代通信中，成为不可缺少的关键器件。 在以前，为了保证信号的质量，需要隔一定的距离增加一个再生中继器。这种方式有一定的缺点，为了克服传统的光纤传输系统的缺点，在1985年首次的成功研制了掺铒光纤放大器，取代了这种中继方式，使得光波分复用通信系统在一定程度上发展起来，其优点是具有工作波长与光纤最小损耗窗口一致；耦合效率高；能量转换率高；增益高，噪声低；增益特性不敏感；可实现信号的透明传输